2016, 24(11):1034-1040. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.001
摘要:利用圆缺型药型罩形成线性爆炸成型侵彻体(LEFP), 研究其对带壳装药战斗部的冲击起爆特性。采用端点起爆方式形成LEFP对直径82 mm的聚能战斗部进行动态拦截撞击试验。利用高速摄影观察到战斗部结构失效的过程。采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件, 建立LEFP冲击起爆带壳装药的数值仿真模型。对LEFP的成型过程、不同炸高以及不同起爆方式条件下拦截撞击带壳装药的过程进行仿真分析。结果表明, 测得带壳装药均被引爆, 中心线起爆的炸药平均压力峰值为端点起爆的1.17倍。LEFP具有作为装甲车辆主动防护系统或其他防空反导技术毁伤元的可行性。
2016, 24(11):1041-1047. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.002
摘要:针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题, 利用LS-DYNA有限元软件, 分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程, 研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明, 三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心, 使EFP尾翼成型不规则; 三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100 ns, 且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半, 有利于降低尾翼EFP的水平分速度, 提高飞行稳定性。
2016, 24(11):1048-1056. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.003
摘要:为提高战斗部的毁伤效能, 对氟聚物基含能反应材料进行了研究。对氟聚物基含能材料配方改进并制备了一种Φ26 mm×60 mm的含能毁伤元。将含能毁伤元装入特定结构壳体后进行了冲击引爆模拟战斗部试验。采用高速录像观察含能毁伤元冲击侵彻模拟战斗部后的爆炸情况并测试爆炸后空气冲击波超压。考察了含能毁伤元不同速度下对B炸药和PBX-9404炸药的引燃引爆能力。设置了B炸药模拟战斗部静爆试验作为对比。在试验的基础上, 通过测量爆炸后空气冲击波超压进行了TNT当量等效对比分析。试验研究表明, 在735 m·s-1的侵彻速度下, 氟聚物基含能毁伤元可冲击引爆B炸药模拟战斗部。在962 m·s-1的侵彻速度下, 能引发PBX-9404炸药模拟战斗部爆燃反应。
2016, 24(11):1057-1062. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.004
摘要:为了研究聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性,进行了高速冲压推进动能弹全弹一体化流场的数值模拟研究,分析了冲压发动机工作和非工作时流动特性差异,以及冲压发动机工作时聚乙烯的燃烧和推进特性。结果表明,冲压发动机工作时,燃烧室内压力均匀,中心轴线平均压力约为2.1 MPa。随着轴向距离x的增大,火焰锋面先靠近固体燃料表面后逐渐远离。在再附着点之前,随着轴向距离x的增大,固体燃料的表面温度与燃面退移速率均持续增大,在再附着点附近达到最大值,然后不断减小。在本研究设计的气动构型下,高速冲压推进动能弹产生的额定推力、净推力分别为250 N和76 N,基于燃料的比冲为10593 m·s-1。
毕福强 , 王玉 , 王伯周 , 张家荣 , 张俊林 , 翟连杰 , 李祥志
2016, 24(11):1063-1069. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.005
摘要:为了考察多硝甲基氧化偶氮呋咱含能衍生物的爆轰与安全性能, 基于密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-31G**基组水平上, 对比研究了硝基氧化偶氮、三硝甲基氧化偶氮及氟二硝甲基氧化偶氮三种含能基团对呋咱、偶氮呋咱、氧化偶氮呋咱及呋咱醚的几何构型、静电势分布、密度、生成焓、氧平衡、爆速、爆压、键离解能以及撞击感度的影响。结果表明, 三硝甲基氧化偶氮基团与氟二硝甲基氧化偶氮基团均可大幅提高呋咱衍生物的密度和氧平衡, 氟二硝甲基氧化偶氮基团还可大幅提高呋咱衍生物的爆速和爆压, 且具有良好的热稳定性和撞击感度特性。基于12种呋咱含能衍生物理论计算结果, 筛选出一种高能量密度化合物:3, 3′-双(氟二硝甲基氧化偶氮基)-4, 4′-氧化偶氮呋咱, 其密度为2.019 g·cm-3、爆速为9.735 km·s-1、爆压为44.90 GPa、特性落高为36 cm。
2016, 24(11):1070-1074. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.006
摘要:为了研究炸药在热与撞击复合作用下的安全性, 采用自行设计的试验装置, 对Φ20 mm×8 mm的HMX基PBX进行了20~170 ℃范围内不同温度下50 kg落锤撞击试验。试验中利用压力传感器测试撞击过程中炸药受力变化。利用高速摄影系统拍摄炸药撞击点火过程。获得了PBX炸药在不同温度下的撞击响应特性。结果表明, 成型PBX炸药的撞击安全性与温度密切相关, 其中82 ℃时撞击安全性提高, 170 ℃时撞击安全性明显变差。在20~170 ℃范围内, 随温度升高, PBX炸药的撞击感度先降低而后逐渐提高, 这与PBX炸药在高温下的力学性能发生变化、热膨胀、热分解导致的损伤以及HMX发生晶型转变等因素有关。
2016, 24(11):1075-1079. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.007
摘要:采用喷雾和超声辅助重结晶装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)测试表征了样品的形貌、粒径、晶型。用差示扫描量热法(DSC)分析了其热安定性, 采用Kissinger公式和Zhang-Hu-Xie-Li热爆炸临界温度计算式, 计算了热分解反应的表观活化能和热爆炸临界温度。按GJB772-1997方法测试了其机械感度。结果表明, 制备的超细CL-20为粒径400 nm左右的球形颗粒, 分散性良好, 其晶型为ε型。超细CL-20的热安定性较原料有所降低。原料CL-20和超细CL-20的热爆炸临界温度分别为242.85 ℃和241.64 ℃, 表观活化能分别为156.04 kJ·mol-1和165.11 kJ·mol-1。与原料CL-20相比, 超细CL-20的撞击感度明显降低, 特性落高由14.98 cm提高到31.95 cm, 摩擦感度也降低, 爆炸概率从100%降低到40%。
2016, 24(11):1080-1083. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.008
摘要:为了克服二硝酰胺铵(ADN)和异氰酸酯类固化剂不相容的问题, 以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)/丁二酸二丙炔醇酯(BPS)交联体为包覆材料, 通过1, 3-偶极加成环化反应对球形ADN颗粒进行了交联固化包覆研究。采用扫描电镜能谱仪(EDS)和动态吸湿性分析法分析了ADN包覆后的表面元素组成和吸湿性, 结果表明, 与GAP/六亚甲基二异氰酸酯缩二脲固化剂(N-100)交联体相比, GAP/BPS交联体不仅与ADN相容性较好, 还可获得较好的包覆效果, 包覆后ADN的饱和吸湿率仅为0.78%。
2016, 24(11):1084-1088. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.009
摘要:利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF6])作为季戊四醇丙烯醛树脂(123树脂)的增塑剂, 研究了[BMIM][PF6]含量为0~10%条件下其对123树脂增塑性能的影响。分别采用万能试验机和动态力学分析仪(DMA)研究了[BMIM][PF6]对123树脂固化物综合力学性能的影响。结果表明, BMIM][PF6]能提高123树脂预聚体的流动性, 效果优于邻苯二甲酸二乙酯(DEP), 加入10%的[BMIM][PF6]能将123树脂预聚体50 ℃粘度降至185 mPa·s。[BMIM][PF6]含量越多123树脂固化物的断裂延伸率越大、拉伸强度越小, 加入10%的[BMIM][PF6]的123树脂固化物的断裂延伸率和拉伸强度分别为14.2%和38.2 MPa。123树脂固化物的玻璃化温度随[BMIM][PF6]含量增加而降低, 韧性随[BMIM][PF6]含量增加而增加。
2016, 24(11):1089-1092. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.010
摘要:采用超声法将甲基三辛基氯化铵(A336)接枝在羟基多壁碳纳米管(MWCNT)表面, 制备了A336/MWCNT催化剂。用傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征了其结构。研究了其催化端羟基聚丁二烯(HTPB)合成环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)的反应性能。结果表明, A336成功通过氨基与羰基的配位作用接枝在MWCNT表面, A336/MWCNT催化活性好、稳定性高、区域选择性强。催化反应4 h时, HTPB环化度达25%, 催化剂循环利用三次, HTPB环化度无明显下降, HTPB中反式1, 4—C=C的反应选择性较A336催化剂提高14.4%。
2016, 24(11):1093-1096. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.011
摘要:为安全、高效地制备二硝酰胺盐产品, 以氨基磺酸铵作为前体, 经硝硫混酸低温硝化, 该反应液与含脒基脲的惰性溶液进行中和反应得到N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12), 再经离子交换反应制得二硝酰胺钾(KDN)和二硝酰胺铵(ADN)。用元素分析、红外、密度、DSC和感度测试进行了FOX-12、KDN和ADN的的表征和性能测试。结果表明, 实验过程中水解温度稳定在30~45 ℃, 实现了FOX-12、KDN和ADN的合成工艺放大。表征数据与文献值一致。粗品纯度均大于98%; FOX-12、KDN和ADN的熔点分别为212, 128, 92 ℃。FOX-12、KDN的感度低于RDX, ADN的感度与RDX相当。
2016, 24(11):1097-1101. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.012
摘要:为了解决工程应用中遇到的固化终点问题, 采用等温与非等温差示扫描量热法(DSC法), 通过模拟n级反应动力学模型, 并根据Kissinger法、Crane法研究了高聚物粘结炸药(PBX)用端羟基聚丁二烯(HTPB)型粘结体系的固化反应动力学。结果表明, HTPB/TDI粘结体系固化反应的表观活化能为54.61 kJ·mol-1, 反应级数为0.87, 指前因子为192.80 s-1, 固化反应热Hu为482.87 J·g-1。该体系的固化反应过程中存在自催化现象。加入二月桂酸二丁基锡(T12)催化剂后, 粘结体系的固化反应速率增大、反应温度降低。拟合出了固化温度与固化时间之间的函数关系, 当固化温度取60 ℃时, 求得固化时间约为3.91天, 与实际工程应用中的4~6天相符。
李鑫 , 葛震 , 李强 , 李铎 , 左英英 , 闫斌 , 罗运军
2016, 24(11):1102-1107. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.013
摘要:采用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了三氧化二铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)、亚铬酸铜(Cr2Cu2O5)、碳酸铅(PbCO3)、3-硝基-1, 2, 4-三唑-5-酮(NTO)铅盐(NP)、柠檬酸铅(C6H5O7Pb)、炭黑(CB)对聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)热分解性能的影响。结果表明:几种燃速催化剂主要对GAP基ETPE中叠氮基团热分解产生较大影响。其中, CuO和Cr2Cu2O5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别提前了21.9,13.6 ℃, Fe2O3、PbCO3、C6H5O7Pb、NP和CB使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别滞后了1.7,2.6,1.6,1.0,1.1 ℃; CuO、Cr2Cu2O5、C6H5O7Pb、CB使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别增加75.5,84,43.4,103.1J·g-1, Fe2O3、PbCO3和NP使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别降低137.9,58.8,47.3 J·g-1。综合比较认为, CuO和Cr2Cu2O5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温提前, 表观分解热增加, 是催化GAP基ETPE热分解理想的燃速催化剂。
王伟 , 韩世民 , 张得亮 , 薛金强 , 尚丙坤 , 徐琰璐 , 王勃
2016, 24(11):1108-1113. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.014
摘要:以纯度≥99.5%的缩水甘油硝酸酯(GN)为原料, 采用阳离子聚合, 合成了两种分子量3000左右的聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)粘合剂。采用红外(IR)、核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了它们的结构。测试了PGN的主要性能。研究了PGN与常用异氰酸酯[多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、改性六亚甲基多异氰酸酯(N-100)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)]的固化反应。结果表明, 在催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或三苯基铋(TPB)作用下, PGN可与PAPI、N-100、TDI、HMDI等快速反应固化。固化试样经60 ℃贮存60天, 邵A硬度无明显下降。
2016, 24(11):1114-1120. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.015
摘要:高黏度药料挤出成型19孔发射药过程会出现模针断裂和无法成型的现象。本研究采用有限元方法, 模拟了药料的流动情况。分析了模具压缩比、成型段长度和针架结构对流道内压力场、速度场的影响, 获得合理的模具结构。优化后模具压缩比为4.25, 成型段长度为26.0 mm, 并优化针架结构, 增加轴向流动的药料。结果显示, 优化后流道内最大压力减小40.45%, 模针所受最大径向合力减小37.45%, 流道内最大径向分速度减小66.98%。优化后模具挤出的19孔发射药组成均匀, 表面光滑, 内孔分布良好。定容燃烧结果表明, 该19孔发射药燃烧稳定, 并具有优良的渐增性。
2016, 24(11):1121-1130. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.11.016
摘要:3, 4, 5-三硝基吡唑(TNP)作为唯一全碳硝化的吡唑类化合物, 具有高密度、高能量、低感度的优点, 在含能材料领域具有广阔的应用前景。综述了TNP及其共价型衍生物、含能离子盐(金属盐及非金属盐)的合成、性能及应用的研究现状。从分子层面的角度论述了TNP为骨架的含能化合物的分子设计。认为今后此类含能化合物的研究应着重下面几个方向:TNP新的合成思路及工艺优化; 1-氨基-3, 4, 5-三硝基吡唑(ATNP)及1, 3, 4, 5-四硝基吡唑的合成及性能研究; TNP与其他富氮基团组成新型含能化合物的分子设计与合成; TNP及其衍生物的应用研究。
摘要:
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